CN104238292B - 静电荷图像显影用调色剂、调色剂容器和成像装置 - Google Patents
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Abstract
一种静电荷图像显影用调色剂,包括调色剂颗粒以及二氧化硅颗粒,其中所述二氧化硅颗粒的平均圆当量直径为70nm至400nm,平均圆形度为0.5至0.9,并且孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g。本发明还涉及一种调色剂容器和成像装置。
Description
技术领域
本发明涉及静电荷图像显影用调色剂、调色剂容器和成像装置。
背景技术
在电子照相术中,通常通过多个工序来形成图像,所述工序包括:利用各种手段在由光导电性材料形成的感光体(图像保持部件)的表面上形成静电荷图像;使用含有调色剂的显影剂将所形成的静电荷图像显影以形成调色剂图像;任选地通过中间转印介质将该调色剂图像转印至转印介质(如纸)的表面上;以及(例如)通过施加热量或压力或施加热量和压力将转印介质表面上的调色剂图像定影。
在许多情况下,作为形成此图像的调色剂,使用了含有调色剂颗粒和外部添加至该调色剂颗粒的外部添加剂的调色剂,所述调色剂颗粒含有粘结剂树脂和着色剂。
例如,日本专利文献JP-A-2012-150172(专利文献1)公开了一种调色剂,其包含调色剂颗粒和二氧化硅颗粒A,所述调色剂颗粒含有粘结剂树脂和着色剂,所述二氧化硅颗粒A的一次颗粒的体积平均粒度(Dv)为70nm至500nm,所述二氧化硅颗粒A的体积粒度分布中的变动系数低于或等于23%,所述二氧化硅颗粒A的平均孔径为5.0nm至25.0nm,并且在1.7nm至300.0nm的孔径范围内测量的总孔容积为0.02cm3/g至1.20cm3/g。
另外,日本专利文献JP-A-2007-79144(专利文献2)公开了一种包括调色剂母粒和至少一种无机颗粒的调色剂,其中所述调色剂母粒至少包含粘结剂树脂和着色剂,所述无机颗粒中的至少一种无机颗粒为多孔无机颗粒。
另外,日本专利文献JP-A-2012-128195(专利文献3)公开了一种包括调色剂颗粒和外部添加剂的静电荷图像显影用调色剂,其中所述调色剂颗粒至少含有粘结剂树脂、防粘剂和着色剂,并且其中所述外部添加剂的体积平均粒度(d)为70nm至400nm,体积平均粒度(d)与体积基准的粒度的标准偏差σ的比值(d/σ)为2.0至12,并且所述外部添加剂的平均圆形度为0.5至0.9。
发明内容
本发明的目的是提供一种静电荷图像显影用调色剂,该调色剂能够获得其中转印脱墨(transfer omission)得到抑制的图像。
根据本发明的第一方面,提供了一种静电荷图像显影用调色剂,包括:调色剂颗粒;和二氧化硅颗粒,其中所述二氧化硅颗粒的平均圆当量尺寸(average equivalentcircle size)为70nm至400nm,平均圆形度为0.5至0.9,并且孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g。
根据本发明的第二方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆当量尺寸为70nm至250nm。
根据本发明的第三方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆当量尺寸为80nm至200nm。
根据本发明的第四方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆形度为0.65至0.9。
根据本发明的第五方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的平均圆形度为0.70至0.85。
根据本发明的第六方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的孔容积为0.05cm3/g至1.2cm3/g。
根据本发明的第七方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的孔径为1.7nm至150nm。
根据本发明的第八方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的孔径为3.0nm至100nm。
根据本发明的第九方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,所述二氧化硅颗粒的孔径为5nm至25nm。
根据本发明的第十方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,相对于所述调色剂颗粒,外部添加的所述二氧化硅颗粒的量为0.01重量%至5.0重量%。
根据本发明的第十一方面,在根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂中,相对于所述调色剂颗粒,外部添加的所述二氧化硅颗粒的量为0.01重量%至2.0重量%。
根据本发明的第十二方面,提供了一种调色剂容器,其容纳有根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂并且可以从成像装置上拆卸下来。
根据本发明的第十三方面,提供了一种成像装置,包括:
图像保持部件;
充电单元,其对所述图像保持部件的表面进行充电;
静电荷图像形成单元,其在所述图像保持部件的充电表面上形成静电荷图像;
显影单元,其容纳有根据第一方面所述的静电荷图像显影用调色剂,并使用所述静电荷图像显影用调色剂将在所述图像保持部件的表面上形成的静电荷图像显影,以形成调色剂图像;
转印单元,其将在所述图像保持部件的表面上形成的所述调色剂图像转印至记录介质的表面;以及
定影单元,其将转印至所述记录介质的表面上的调色剂图像定影。
根据本发明的第一至十一方面,提供了一种静电荷图像显影用调色剂,与将孔容积小于0.05cm3/g或大于2.5cm3/g的二氧化硅颗粒外部添加至调色剂颗粒的情况相比,所述静电荷图像显影用调色剂能够获得其中转印脱墨得到抑制的图像。
根据本发明的第十二和第十三方面,提供了一种调色剂容器和成像装置,与使用了外部添加有孔容积小于0.05cm3/g或大于2.5cm3/g的二氧化硅颗粒的调色剂颗粒的情况相比,所述调色剂容器和成像装置能够获得其中转印脱墨得到抑制的图像。
附图简要说明
基于以下附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述,其中:
图1为示出根据本发明示例性实施方案的成像装置的一个例子的构造的示意图;以及
图2为示出根据本发明示例性实施方案的处理盒的一个例子的构造的示意图。
具体实施方式
下文将详细描述本发明的示例性实施方案。
静电荷图像显影用调色剂
静电荷图像显影用调色剂(下文简称为“调色剂”)包括调色剂颗粒以及作为外部添加剂的二氧化硅颗粒。所述二氧化硅颗粒具有70nm至400nm的平均圆当量尺寸、0.5至0.9的平均圆形度、以及0.05cm3/g至2.5cm3/g的孔容积。
通过使用具有上述构造的根据本示例性实施方案的调色剂,可获得其中转印脱墨得到抑制的图像。
其原因不清楚,但据认为如下。
已知这样一种调色剂,其中具有70nm至400nm的平均圆当量尺寸以及0.5至0.9的平均圆形度的不规则且大尺寸的二氧化硅颗粒(下文称为“不规则二氧化硅颗粒”)被外部添加至该调色剂。
然而,即使在施加显影单元的机械负荷之后,所述不规则二氧化硅颗粒仍然容易残留在调色剂颗粒的凸部,并仍然充当隔离物(spacer)。因此,据认为即使在施加显影单元的机械负荷之后,调色剂间的粘附力也容易降低。因此,当使用外部添加了不规则二氧化硅颗粒的调色剂形成图像时,可能发生转印脱墨。
另一方面,在根据本示例性实施方案的调色剂中,通过将不规则二氧化硅颗粒的孔容积控制在0.05cm3/g至2.5cm3/g的范围内,可抑制转印脱墨的发生。
在本示例性实施方案中,据认为当不规则二氧化硅颗粒的孔容积在0.05cm3/g至2.5cm3/g的特定范围内时,水容易被吸附至其表面。据认为,当将这种不规则二氧化硅颗粒外部添加至调色剂颗粒时,吸附在所述不规则二氧化硅颗粒的表面上的水增大了相互作用(例如,液桥力(liquid crosslinking force)),并且容易提高调色剂间的粘附力。因此,据认为当将调色剂图像从图像保持部件中转印时,不容易发生部分调色剂图像未被转印的现象,从而获得转印脱墨得到抑制的图像。
因此,据认为通过使用具有上述构造的根据本示例性实施方案的调色剂,可获得转印脱墨得到抑制的图像。
特别是,在低温低湿环境中(例如,10℃和10RH%),通常不规则二氧化硅颗粒难以保水,相互作用(例如,液桥力)降低,并且容易发生转印脱墨。然而,即使在低温低湿环境中(例如,10℃和10RH%),满足上述孔容积的不规则二氧化硅颗粒也容易在其表面吸附水。因此,据认为通过使用根据本示例性实施方案的调色剂,可容易获得转印脱墨得到抑制的图像。另外,即使当获得了易于出现转印脱墨的具有细线如文字或画线的图像时,调色剂间的粘附力也得到提高。因此,据认为容易获得转印脱墨得到抑制的图像。
另外,在本示例性实施方案中,因为不规则二氧化硅颗粒具有上述范围内的孔容积,因此相互作用(如液桥力)易于提高,并且容易增强调色剂与转印介质(比如中间转印介质)间的粘附力。另外,由于不规则二氧化硅颗粒具有不规则的形状,因此容易发挥锚定效应。因此,据认为根据本示例性实施方案的调色剂不容易飞散在转印介质(例如,中间转印介质)上。
下面将对本示例性实施方案的调色剂进行详细说明。
根据本示例性实施方案的调色剂包含调色剂颗粒,以及可选地,进一步包含外部添加剂。
调色剂颗粒
所述调色剂颗粒包含(例如)粘结剂树脂以及可选地进一步包含着色剂、防粘剂和其它添加剂。
粘结剂树脂
粘结剂树脂的例子包括由以下单体的均聚物或组合这些单体中的两种或更多种获得的共聚物形成的乙烯基系树脂,所述单体包括苯乙烯类(例如苯乙烯、对氯苯乙烯和α-甲基苯乙烯)、(甲基)丙烯酸酯类(例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙基酯、甲基丙烯酸月桂酯和甲基丙烯酸2-乙基己酯)、烯键式不饱和腈类(例如丙烯腈和甲基丙烯腈)、乙烯基醚类(例如乙烯基甲醚和乙烯基异丁醚)、乙烯基酮类(例如甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮和异丙烯基乙烯基酮)、以及烯烃类(例如乙烯、丙烯和丁二烯)。
粘结剂树脂的例子包括非乙烯基系树脂,例如环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素树脂、聚醚树脂和改性松香;其与上述乙烯基系树脂的混合物;以及在这些非乙烯基系树脂共存的情况下使乙烯基系单体聚合而获得的接枝聚合物。
这些粘结剂树脂可以单独使用,或是两种或更多种组合使用。
作为粘结剂树脂,聚酯树脂是优选的。
聚酯树脂的例子包括周知的聚酯树脂。
聚酯树脂的例子包括多元羧酸和多元醇的缩聚物。作为非晶性聚酯树脂,可使用市售产品或合成产品。
多元羧酸的例子包括脂肪族二羧酸(例如草酸、丙二酸、马来酸、富马酸、柠康酸、衣康酸、戊烯二酸、琥珀酸、烯基琥珀酸、己二酸和癸二酸)、脂环族二羧酸(例如环己烷二羧酸)、芳香族二羧酸(例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸和萘二甲酸)、它们的酸酐、以及它们的低级烷基酯(例如具有1至5个碳原子)。其中,例如优选芳香族二元羧酸作为多元羧酸。
作为多元羧酸,可使用采用了交联结构或分支结构的三元或更多元的羧酸和二元羧酸的组合。三元或更多元的羧酸的例子包括偏苯三酸、均苯四酸、它们的酸酐、以及它们的低级烷基酯(例如具有1至5个碳原子)。
多元羧酸可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。
多元醇的例子包括脂肪族二醇(例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇和新戊二醇)、脂环族二醇(例如环己二醇、环己烷二甲醇和氢化双酚A)、以及芳香族二醇(例如双酚A的环氧乙烷加合物和双酚A的环氧丙烷加合物)。其中,作为多元醇,例如芳香族二醇和脂环族二醇是优选的,并且芳香族二醇是更优选的。
作为多元醇,可使用采用了交联结构或分支结构的三元或更多元的醇和二元醇的组合。三元或更多元的醇的例子包括甘油、三羟甲基丙烷和季戊四醇。
多元醇可以单独使用、或者两种或更多种组合使用。
聚酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为50℃至80℃,更加优选为50℃至65℃。
玻璃化转变温度是根据通过差式扫描量热法(DSC)得到的DSC曲线而获得的。更具体而言,玻璃化转变温度是根据JIS K-1987的“塑料的转变温度测量方法”中的用于获得玻璃化转变温度的方法中所描述的“外推玻璃化转变起始温度”获得的。
聚酯树脂的重均分子量(Mw)优选为5,000至1,000,000,更加优选为7,000至500,000。
聚酯树脂的数均分子量(Mn)优选为2,000至100,000。
聚酯树脂的分子量分布Mw/Mn优选为1.5至100,更加优选为2至60。
通过凝胶渗透色谱法(GPC)来测定重均分子量和数均分子量。利用GPC的分子量测量是使用HLC-8120(由Tosoh公司制造的GPC)作为测量装置,并使用TSK gel Super HM-M(由Tosoh公司制造的柱子;15cm)和THF溶剂进行的。利用由单分散聚苯乙烯标样绘制的分子量校正曲线,由上述测量结果计算重均分子量和数均分子量。
制造聚酯树脂的方法的例子包括周知的方法,具体而言,有以下方法:将聚合温度设为180℃至230℃的范围内,可选地降低反应体系的内部压力,并且在除去在缩合过程中产生的水或乙醇的同时引发反应。
当原料单体在反应温度下相互不可溶或不相容时,可以添加高沸点溶剂作为增溶剂来溶解单体。在这种情况下,在将增溶剂蒸馏除去的同时进行缩聚反应。当共聚反应中存在相容性较差的单体时,相容性较差的单体可以和欲与该单体缩聚的酸或醇预先缩合,然后再与主要成分缩聚。
相对于全部调色剂颗粒,粘结剂树脂的含量优选为(例如)40重量%至95重量%,更加优选为50重量%至90重量%,甚至更优选为60重量%至85重量%。
着色剂
着色剂的例子包括各种颜料,如炭黑、铬黄、汉撒黄(Hansa yellow)、联苯胺黄、阴丹士林黄(indanthrene yellow)、喹啉黄、颜料黄、永固橙GTR、吡唑啉酮橙、耐硫化橙(Vulcan Orange)、万赤洋红色(watch young red)、永固红、亮胭脂红3B(brilliantcarmine3B)、亮胭脂红6B(brilliant carmine 6B)、杜邦油红(DuPont oil red)、吡唑啉酮红、立索红、若丹明B色淀、色淀红C、色素红(pigment red)、玫瑰红、苯胺蓝、群青蓝、铜油蓝(chalco oil blue)、氯化亚甲基蓝(methylene blue chloride)、酞菁蓝、色素蓝(pigmentblue)、酞菁绿和孔雀石绿草酸盐;以及各种染料,例如吖啶类染料、呫吨类染料、偶氮类染料、苯醌类染料、吖嗪类染料、蒽醌类染料、硫靛类染料、二噁嗪类染料(dioxadine-baseddyes)、噻嗪类染料、偶氮加碱类染料、靛青类染料(indigo-based dyes)、酞菁类染料、苯胺黑类染料、甲川类染料、三苯甲烷类染料、二苯甲烷类染料、以及噻唑类染料。
着色剂可单独使用,或者两种或更多种组合使用。
可选地,可对着色剂进行表面处理,或者将着色剂与分散剂组合使用。另外,可组合使用多种着色剂。
相对于全部调色剂颗粒,着色剂的含量优选为(例如)1重量%至30重量%,并更加优选为3重量%至15重量%。
防粘剂
防粘剂的例子包括:烃类蜡;天然蜡如巴西棕榈蜡、米糠蜡(rice wax)和小烛树蜡(candelilla wax);合成蜡或矿物/石油类蜡如褐煤蜡;以及酯类蜡如脂肪酸酯和褐煤酸酯(montanic acid esters)。防粘剂并不局限于此。
防粘剂的融化温度优选为50℃至110℃,更加优选为60℃至100℃。
融化温度是根据通过差式扫描量热法(DSC)得到的DSC曲线,由JIS K-1987的“塑料的转变温度的测量方法”中的用于获得融化温度的方法中所描述的“融化峰值温度”获得的。
相对于全部调色剂颗粒,防粘剂的含量优选为(例如)从1重量%至20重量%,且更加优选为5重量%至15重量%。
其它添加剂
其它添加剂的例子包括周知的添加剂,例如磁性材料、电荷控制剂和无机粉末等。调色剂颗粒含有这些添加剂作为内部添加剂。
调色剂颗粒的特性
调色剂颗粒可以具有单层结构,或者可以具有所谓的芯-壳结构,该芯-壳结构包括芯部(核颗粒)和被覆在所述芯部上的涂层(壳层)。
此处,优选的是具有芯-壳结构的调色剂颗粒包括(例如)这样的芯部和涂层:所述芯部包含粘结剂树脂、并且可选地进一步包括其它添加剂(例如着色剂和防粘剂);所述涂层包含粘结剂树脂。
调色剂颗粒的体积粒度(D50v)优选为2μm至10μm,更加优选为4μm至8μm。
为了测量调色剂颗粒的各种粒度和各种粒度分布,使用了Coulter MultisizerII(由Beckman Coulter公司制造)、并使用ISOTON-II(由Beckman Coulter公司制造)作为电解液。
在测量中,将0.5mg至50mg的测量样品添加到含有5%表面活性剂(优选烷基苯磺酸钠)作为分散剂的2ml水溶液中。将所得溶液添加到100ml至150ml的电解液中。
利用超声波分散器中将悬浮有样品的电解液分散1分钟。然后,使用CoulterMultisizer II,利用孔径为100μm的孔,对粒度在2μm至60μm范围的颗粒的粒度分布进行测量。取样的颗粒数量为50000。
在根据所测得的粒度分布而划分的粒度范围(通道)中,从最小直径一侧开始绘制基于体积和数量的累积分布。将累积值为16%的粒度定义为体积粒度D16v和数量粒度D16p,同时将累积值为50%的粒度定义为体积粒度D50v和数量粒度D50p,此外,将累积值为84%的粒度定义为体积粒度D84v和数量粒度D84p。
基于这些值,从表达式(D84v/D16v)1/2计算体积平均粒度分布指数(GSDv),同时从表达式(D84p/D16p)1/2计算数均粒度分布指数(GSDp)。
调色剂颗粒的形状因子SF1优选为110至150,更加优选为120至140。
形状因子SF1可以通过以下表达式求得。
表达式:SF1=(ML2/A)×(π/4)×100
在以上表达式中,ML表示调色剂颗粒的绝对最大长度,并且A表示调色剂颗粒的投影面积。
具体而言,形状因子SF1主要是通过利用图像分析仪对显微镜图像或扫描电子显微镜(SEM)图像进行分析而被数字转化而来的,并计算如下。即,通过摄像机,将分散在载玻片表面上的颗粒的光学显微镜图像输入Luzex图像分析仪,从而获得100个颗粒的最大长度和投影面积,利用以上表达式计算SF1的值,并求得其平均值。
(外部添加剂)
在本示例性实施方案中,将不规则二氧化硅颗粒用作外部添加剂。
所述不规则二氧化硅颗粒具有70nm至400nm的平均等效圆直径,0.5至0.9的平均圆形度,以及0.05cm3/g至2.5cm3/g的孔容积。
以下将描述该不规则二氧化硅颗粒的物理性能以及特性。
粒度
所述不规则二氧化硅颗粒的平均等效圆直径为70nm至400nm,优选为70nm至250nm,并且更加优选为80nm至200nm。
当不规则二氧化硅颗粒的平均等效圆直径大于或等于70nm时,抑制了其埋入调色剂颗粒中,并且容易确保其作为外部添加剂的功能(作为隔离物的功能)。
同时,当不规则二氧化硅颗粒的平均等效圆直径小于或等于400nm时,抑制了其从调色剂颗粒的分离。结果,分离的不规则二氧化硅颗粒不会破坏图像保持部件,并且随时间产生的图像缺陷得到抑制。
不规则二氧化硅颗粒的平均等效圆直径是通过以下方式获得的:使用SEM装置使100个不规则二氧化硅颗粒的一次颗粒成像,用图像分析软件WinROOF(由Mitani公司制造)根据下述表达式计算一次颗粒的等效圆直径,并获得等效圆直径的平均值。
表达式:等效圆直径=2√(面积/π)
(在上述表达式中,所述面积表示不规则二氧化硅颗粒的投影面积)
圆形度
另外,所述不规则二氧化硅颗粒的平均圆形度为0.5至0.9,优选为0.65至0.9,并且更加优选为0.70至0.85。
当不规则二氧化硅颗粒的平均圆形度大于或等于0.5时,在施加机械负荷之后抑制了应力集中,并且抑制了由所述机械负荷引起的缺陷。
同时,当不规则二氧化硅颗粒的平均圆形度小于或等于0.9时,该形状为不规则形状。结果,抑制了该不规则二氧化硅颗粒向调色剂颗粒的凹部的移动,并且容易获得作为外部添加剂的功能(作为隔离物的功能)。另外,通过不规则二氧化硅颗粒的锚定效果提高了粘附力,并且容易抑制调色剂飞散。
不规则二氧化硅颗粒的圆形度是通过以下方式获得的:在将所述不规则二氧化硅颗粒分散在调色剂颗粒中之后用SEM装置观察外部添加剂的一次颗粒,分析所获得的一次颗粒的图像,并从以下表达式计算“100/SF2”的值。
表达式:圆形度(100/SF2)=4π×(A/I2)
在上述表达式中,I表示图像上的不规则二氧化硅颗粒的一次颗粒的周长,A表示该外部添加剂的一次颗粒的投影面积,且SF2表示形状系数。
所述不规则二氧化硅颗粒的平均圆形度是作为由上述图像分析获得的100个一次颗粒的等效圆直径的累积频率中的50%圆形度而获得的。
孔容积
所述不规则二氧化硅颗粒的孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g,并且优选为0.05cm3/g至1.2cm3/g。
当不规则二氧化硅颗粒的孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g时,抑制了转印脱墨的发生。
孔径
所述不规则二氧化硅颗粒的孔径为1.7nm至150nm,优选为3.0nm至100nm,并且更优选为5nm至25nm。
当不规则二氧化硅颗粒的孔径为5nm至25nm时,水可以充分地保持在孔中,二氧化硅和水之间的相互作用强,并且抑制转印脱墨的效果高。当孔径过小时,可以容纳水分子的空间小。从而,降低了抑制转印脱墨的效果。另一方面,当孔径过大时,二氧化硅和水之间的相互作用不会作用于孔的中心部位的水,并降低了水分保持能力。
使用孔分布测定装置(TRISTAR 3000,由Micromeritics Instrument公司制造)在不规则二氧化硅颗粒上吸附氮分子之后计算所述不规则二氧化硅颗粒的孔径和孔容积。具体而言,将大约0.5g样品放入样品管中,然后在100℃下抽真空24小时。从所得样品中,根据BJH吸附法,使用上述孔分布测定装置获得平均孔容积和孔径范围在1.7nm至300.0nm范围的总孔容积。
制备不规则二氧化硅颗粒的方法
不规则二氧化硅颗粒可使用所谓的湿式方法来制造,所述方法例如将水玻璃作为原料来获得二氧化硅的方法或使用硅化合物如烷氧基硅烷作为原料并根据溶胶-凝胶法制造颗粒的方法。
以下,将描述制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法。
制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法包括制备碱催化剂溶液的步骤(以下也称为“碱催化剂溶液制备步骤”),其中在含有醇的溶剂中以0.6mol/L至0.87mol/L的浓度含有碱催化剂;以及向碱催化剂溶液中提供四烷氧基硅烷、碱催化剂和硅烷醇基反应性密封剂的步骤,其中相对于每分钟供应的四烷氧基硅烷的总供应量的1mol,碱催化剂的供应量(例如)为0.1mol至0.4mol,并且相对于每分钟供应的四烷氧基硅烷的总供应量的1mol,硅烷醇基反应性密封剂的供应量为(例如)0.004mol至0.50mol。
即,在制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法中,在含有上述浓度的碱催化剂的醇的存在下,在满足上述关系的同时提供作为原材料的四烷氧基硅烷、以及分别提供的作为催化剂的碱催化剂溶液和硅烷醇基反应性密封剂,以引发四烷氧基硅烷的反应,从而制造所述不规则二氧化硅颗粒。
利用上述制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法,获得了具有少量粗大聚集体、不规则形状满足上述性能并且孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g的不规则二氧化硅颗粒。
特别地,在制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法中,获得了孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g的不规则二氧化硅颗粒。因此,与由干式方法获得的在其表面上具有少数孔的不规则二氧化硅颗粒相比,水容易吸附在不规则二氧化硅颗粒的表面上,由于相互作用(例如,液桥力)调色剂间的粘附力易于提高,结果,容易制造出转印脱墨得到抑制的不规则二氧化硅颗粒。
该原因不清楚,但据认为如下。
首先,制备了碱催化剂溶液,其中碱催化剂包含在含醇溶剂中。当将四烷氧基硅烷和碱催化剂提供给此溶液时,提供至该碱催化剂溶液的四烷氧基硅烷引发反应,并形成了核颗粒。此时,据认为,当在供应四烷氧基硅烷和该碱催化剂的同时、或在进行所述供应从而核颗粒生长之后供应硅烷醇基反应性密封剂时,制备了孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g的不规则二氧化硅颗粒。当在所形成的核颗粒的生长期间不提供硅烷醇基反应性密封剂时,因为硅烷醇基倾向于具有高反应活性,因此(例如)在不规则二氧化硅颗粒的孔中硅烷醇基之间会发生缩合反应,从而形成硅氧烷键。因此,制备了表面孔径变窄或孔消失的不规则二氧化硅颗粒。另一方面,当在所形成的核颗粒的生长过程中提供硅烷醇基反应性密封剂时,在孔中的硅烷醇基被与硅烷醇基不反应的取代基(如,烷氧基)取代。因此,据认为硅烷醇基不容易引发(例如)缩合反应,并且表面孔径不容易变窄或者孔不会轻易消失。
据认为,四烷氧基硅烷的供应量与不规则二氧化硅颗粒的粒度分布和圆形度相关联。据认为,当四烷氧基硅烷的供应量大于或等于0.002mol/(mol·min)且小于0.0055mol/(mol·min)时,降低了滴加的四烷氧基硅烷与核颗粒间的接触概率,并在四烷氧基硅烷彼此反应前将四烷氧基硅烷均匀地提供给核颗粒。因此,据认为,可使四烷氧基硅烷和核颗粒彼此均匀地反应。因此,据认为抑制了颗粒生长中的变动,并且可制造分布宽度窄的不规则二氧化硅颗粒。
据认为,不规则二氧化硅颗粒的平均圆当量直径取决于四烷氧基硅烷的总供应量。
另外,在制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法中,据认为形成了呈不规则形状的核颗粒,并且在保持此不规则形状的同时该核颗粒生长从而制得不规则二氧化硅颗粒。因此,据认为获得了对机械负荷具有高形状稳定性的不规则二氧化硅颗粒。
另外,在制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法中,据认为在维持其不规则形状的同时所形成的不规则核颗粒生长从而制得不规则二氧化硅颗粒。因此,据认为获得了对机械负荷具有高耐性且难以破裂的不规则二氧化硅颗粒。
另外,在制备根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的方法中,分别将四烷氧基硅烷和碱催化剂提供给碱催化剂溶液从而引发四烷氧基硅烷的反应,由此形成颗粒。因此,与使用相关领域的溶胶-凝胶法制备不规则二氧化硅颗粒的情况相比,降低了碱催化剂的总用量,并因而省略了除去碱催化剂的步骤。当将不规则二氧化硅颗粒应用于需要高纯度的产品中时此方法是有效的。
所述硅烷醇基反应性密封剂表示与不规则二氧化硅颗粒的硅烷醇基反应以形成与硅烷醇基不反应的取代基的密封剂。
据认为,当硅烷醇基反应性密封剂的供应量为(例如)0.000008mol/(mol·min)至0.00275mol/(mol·min)时,在颗粒形成步骤中,所提供的硅烷醇基反应性密封剂与不规则二氧化硅颗粒的表面的孔中的硅烷醇基反应以干扰硅烷醇基之间的缩合反应。因此,据认为通过硅烷醇基反应性密封剂的供应量可容易地将不规则二氧化硅颗粒的孔容积控制在特定的范围。
下面将详细描述制备不规则二氧化硅颗粒的方法的每个步骤。
碱催化剂溶液制备步骤
首先,将描述碱催化剂溶液制备步骤。
在碱催化剂溶液制备步骤中,制备含醇的溶剂,并将碱催化剂加入该溶剂以制备碱催化剂溶液。
作为含醇溶剂,可使用仅含有醇的溶剂,或可选地使用醇和其它溶剂的混合溶剂,所述其它溶剂为(例如)水、酮类(如丙酮、甲乙酮和甲基异丁酮)、溶纤剂类(如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和乙酸溶纤剂)、或醚类(如二氧六环和四氢呋喃)。
在混合溶剂的情况下,相对于另一溶剂的量,所述醇的量优选为大于或等于80重量%(更优选为大于或等于90重量%)。
醇的例子包括低级醇,如甲醇和乙醇。
同时,作为碱催化剂使用了用于促进四烷氧基硅烷反应(水解反应和缩合反应)的催化剂,并且其例子包括氨、脲、单胺和季铵盐等碱催化剂。其中特别优选氨。
碱催化剂的浓度(含量)为从0.6mol/L至0.87mol/L,优选为从0.63mol/L至0.78mol/L,并且更优选为从0.66mol/L至0.75mol/L。
当碱催化剂的浓度低于0.6mol/L时,在生长过程中,所形成的核颗粒的分散性不稳定。因此可能形成粗大凝集体如二次凝集体或出现凝胶化,或者粒度分布会劣化。
另一方面,当碱催化剂的浓度高于0.87mol/L时,所形成的核颗粒的稳定性过大。因此可能形成球形核颗粒,且难以获得具有0.90以下的平均圆形度的不规则核颗粒。
所述碱催化剂的浓度为碱催化剂溶液(碱催化剂+含醇溶剂)中的浓度。
颗粒形成步骤
下面,将描述颗粒形成步骤。
在颗粒形成步骤中,向碱催化剂溶液中分别提供四烷氧基硅烷、碱催化剂和硅烷醇基反应性密封剂以使四烷氧基硅烷在碱催化剂溶液中发生反应(水解反应、缩合反应),从而形成不规则二氧化硅颗粒。
在颗粒形成步骤中,通过以下步骤形成不规则二氧化硅颗粒:在供应四烷氧基硅烷的初期,由于四烷氧基硅烷的反应形成核颗粒的步骤(核颗粒形成步骤);以及使该核颗粒生长的步骤(核颗粒生长步骤)。据认为在核颗粒生长过程中,不规则二氧化硅颗粒中的孔中的硅烷醇基通过硅烷醇基反应性密封剂被与硅烷醇基不反应的取代基取代,从而获得从0.05cm3/g to 2.5cm3/g的孔容积。
在此情况下,可在提供四烷氧基硅烷和碱催化剂的同时或在进行所述提供从而形成核颗粒之后提供该硅烷醇基反应性密封剂。
待提供给碱催化剂溶液的四烷氧基硅烷的例子包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷和四丁氧基硅烷。其中,从反应速度的可控性;获得的不规则二氧化硅颗粒的形状、粒度和粒度分布等的观点出发,优选四甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷。
相对于碱催化剂溶液中的醇,四烷氧基硅烷的供应量为从0.002mol/(mol·min)至0.0055mol/(mol·min)。
这意味着相对于在碱催化剂溶液制备步骤中所用的1mol醇,将四烷氧基硅烷以每分钟0.002mol至0.0055mol的供应量进行提供。
不规则二氧化硅颗粒的粒度通过反应温度控制。该反应温度越高,粒度越小;并且该反应温度越低,粒度越大。
当四烷氧基硅烷的供应量小于0.002mol/(mol·min)时,降低了滴加的四烷氧基硅烷与核颗粒的接触概率,但完成四烷氧基硅烷的总供应量的滴加需要长时间,这影响了生产效率。
当四烷氧基硅烷的供应量大于0.0055mol/(mol·min)时,据认为在滴加的四烷氧基硅烷与核颗粒反应之前就引起了四烷氧基硅烷的反应。从而,四烷氧基硅烷容易被不均匀地提供给核颗粒,这导致了核颗粒形成中的波动。因此,增加了形状分布的宽度,且难以制备圆形度的标准偏差为0.3以下的二氧化硅。
四烷氧基硅烷的供应量优选为从0.002mol/(mol·min)至0.0045mol/(mol·min),更优选为从0.002mol/(mol·min)至0.0035mol/(mol·min)。
提供给碱催化剂溶液的碱催化剂的例子如上所述。待提供的碱催化剂可以是与预先包含在碱催化剂溶液中的碱催化剂相同或不同种类的催化剂,但优选使用相同种类的催化剂。
相对于每分钟供应的四烷氧基硅烷的总供应量的1mol,所述碱催化剂的供应量为从0.1mol至0.4mol,优选为从0.14mol至0.35mol,更加优选为从0.18mol至0.30mol。
当碱催化剂的供应量低于0.1mol时,则在生长过程中,所形成的核颗粒的分散性不稳定。因此,可形成粗大凝集体如二次凝集体,可能出现凝胶化,或者粒度分布可能劣化。
另一方面,当碱催化剂的供应量大于0.4mol时,所形成的核颗粒的稳定过高。因此,即使在核颗粒形成步骤中形成具有低圆形度的核颗粒时,所述核颗粒在核颗粒生长步骤中仍可能以球形生长,并且可能不会获得具有低圆形度的不规则二氧化硅颗粒。
在颗粒形成步骤中,将四烷氧基硅烷、碱催化剂以及硅烷醇基反应性密封剂分别提供给碱催化剂溶液。此时,供给方法可为持续供给上述材料的方法或间歇供给上述材料的方法。
硅烷醇基反应性密封剂的例子包括有机硅化合物。
有机硅化合物的例子包括周知的具有以下官能团的有机硅化合物:烷基(如,甲基、乙基、丙基或丁基)、氨基、乙烯基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、巯基、硫基、酰脲基、或环氧基,并且其具体例子包括硅氮烷化合物(例如,具有烷基的硅氮烷化合物如六甲基二硅氮烷和四甲基二硅氮烷;具有氨基的硅氮烷化合物如3-氨丙基三甲氧基硅烷和N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷;具有乙烯基的硅氮烷化合物如乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷;具有甲基丙烯酰基的硅氮烷化合物如3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷;具有异氰酸酯基的硅氮烷化合物如3-异氰酸丙基三乙氧基硅烷;具有巯基的硅氮烷化合物如3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷和3-巯丙基三甲氧基硅烷;具有酰脲基的硅氮烷化合物如3-脲丙基三甲氧基硅烷;具有环氧基的硅氮烷化合物如3-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷和3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷;以及硅烷化合物如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷和三甲基甲氧基硅烷)以及有机硅氧烷化合物(例如,二甲基聚硅氧烷)。所述有机硅化合物可以单独使用,或是多种组合使用。
相对于每分钟所供应的四烷氧基硅烷的总供应量的1mol,该硅烷醇基反应性密封剂的供应量为从0.004mol至0.5mol,且优选为从0.004mol至0.24mol。
当该硅烷醇基反应性密封剂的供应量大于或等于0.004mol时,孔中的硅烷醇基容易被与硅烷醇基不反应的取代基取代。因此,容易制备具有0.05cm3/g至2.5cm3/g的孔容积的不规则二氧化硅颗粒。当供应量小于或等于0.5mol时,孔的量不至过多,且孔中要保持的水含量适度。当供应量大于0.5mol时,孔的量过多,且孔中要保持的水含量大。结果,通过由电阻的劣化引起的电荷注入产生图像缺陷。
通过上述步骤获得了不规则二氧化硅颗粒。此时,所得不规则二氧化硅颗粒处于分散液的状态。由此不规则二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂,并且取出并使用不规则二氧化硅颗粒的粉体。
从不规则二氧化硅颗粒分散液中除去溶剂的方法的例子包括周知的方法,如1)通过过滤、离心分离、蒸馏等除去溶剂并通过真空干燥器、柜式干燥机等干燥所得材料的方法;以及2)通过流化床干燥器、喷雾干燥器等直接干燥浆料的方法。对干燥温度没有特别限定,但优选为低于或等于200℃。当干燥温度高于200℃时,由于残留在不规则二氧化硅颗粒表面上的硅烷醇基的缩合一次颗粒可能彼此结合或可形成粗大颗粒。
可选地将干燥过的不规则二氧化硅颗粒进行粉碎或筛分以除去粗大的颗粒或凝集体。对粉碎方法没有特别限定。例如可使用干式粉碎机如喷射磨机、振动磨机、球磨机或针磨机(pin mill)。筛分方法的例子包括使用振动筛或风力筛分机等公知的方法。
疏水化处理步骤
可对用根据本示例性实施方案的不规则二氧化硅颗粒的制备方法获得的不规则二氧化硅颗粒用疏水剂进行表面处理并使用。
作为疏水剂,(例如)可使用周知的具有烷基(例如甲基、乙基、丙基、或丁基)的有机硅化合物,其具体的例子包括硅氮烷化合物(如甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、三甲基氯硅烷和三甲基甲氧基硅烷等硅烷化合物;六甲基二硅氮烷;和四甲基二硅氮烷)。疏水剂可以单独使用或是多种组合使用。
在上述疏水剂中,优选为具有三甲基的有机硅化合物如三甲基甲氧基硅烷和六甲基二硅氮烷。
对所用的疏水剂的量没有特别限定,但为获得疏水效果,相对于不规则二氧化硅颗粒,所用的疏水剂的量为从1重量%至100重量%,优选为从5重量%至80重量%。
获得疏水性不规则二氧化硅颗粒分散液(其中所述不规则二氧化硅颗粒用疏水剂进行了表面处理)的方法的例子包括这样的方法:将所需量的疏水剂添加到不规则二氧化硅颗粒分散液中,在搅拌下在30℃至80℃的温度范围内引发反应,以使得不规则二氧化硅颗粒被疏水剂表面处理,并获得疏水性不规则二氧化硅颗粒。当反应温度低于30℃时,该疏水化反应可能难以进行。当反应温度高于80℃时,由于疏水剂的自聚反应容易发生分散液的凝胶化、不规则二氧化硅颗粒间的凝集等。
获得疏水性不规则二氧化硅颗粒的粉体的方法的例子包括:以上述方法获得疏水性不规则二氧化硅颗粒分散液并以上述方法干燥该分散液以获得疏水性不规则二氧化硅颗粒粉体的方法;将不规则二氧化硅颗粒分散液干燥以获得亲水性不规则二氧化硅颗粒粉体,并向其中加入用于疏水处理的疏水剂以获得疏水性不规则二氧化硅颗粒的粉体的方法;以及将所得疏水性不规则二氧化硅颗粒分散液干燥以获得疏水性不规则二氧化硅颗粒的粉体并进一步向其中加入用于疏水处理的疏水剂以获得疏水性不规则二氧化硅颗粒的粉体的方法。
将作为粉体材料的不规则二氧化硅颗粒疏水化的方法的例子包括下述方法:在诸如Henschel混合机或流化床等处理槽中搅拌亲水性不规则二氧化硅颗粒的粉体,向其中加入疏水剂,并加热处理槽以使疏水剂气化,从而使气化的疏水剂与作为粉体材料的不规则二氧化硅颗粒的表面上的硅烷醇基反应。对处理温度没有特别限定,但是(例如)为从80℃至300℃,并优选为从120℃至200℃。
通过上述步骤获得了疏水性不规则二氧化硅颗粒。
该不规则二氧化硅颗粒可与其他外部添加剂组合使用。以下将描述除不规则二氧化硅颗粒以外的外部添加剂。
其它外部添加剂的例子包括无机颗粒。该无机颗粒的例子包括TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO·SiO2、K2O·(TiO2)n、Al2O3·2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、以及MgSO4的颗粒。
优选的是将作为其他外部添加剂的无机颗粒的表面用疏水剂进行疏水化处理。该疏水化处理(例如)通过将无机颗粒浸渍在疏水剂中进行。对疏水剂没有特别限定,其例子包括硅烷偶联剂、硅油、钛酸酯偶联剂、以及铝偶联剂。上述化合物可以单独使用,或两种或更多种组合使用。
相对于100份无机颗粒,该疏水剂的量通常为(例如)从1份至10份。
外部添加剂的其他例子包括树脂颗粒(例如,聚苯乙烯、PMMA、三聚氰胺等的树脂颗粒)以及清洁剂(例如,以硬脂酸锌为代表的高级脂肪酸的金属盐以及氟类聚合物的颗粒)。
相对于调色剂颗粒,所添加的上述外部添加剂的量(例如)优选为从0.01重量%至5重量%,更优选为从0.01重量%至2.0重量%。
制备调色剂的方法
下面将描述制备根据本示例性实施方案的调色剂的方法。
根据本示例性实施方案的调色剂通过制备调色剂颗粒并向该调色剂颗粒中外部添加外部添加剂而获得。
调色剂颗粒可以用干法(例如捏合粉碎法)或湿法(例如聚集凝结法、悬浮聚合法或溶解悬浮法)制得。制造调色剂颗粒的方法并不局限于这些方法,可采用周知的制造方法。
其中,优选的是通过聚集凝结法获得调色剂颗粒。
具体而言,例如,当用聚集凝结法制造调色剂颗粒时,调色剂颗粒是通过如下步骤获得的:制备树脂颗粒分散液的步骤,其中分散有作为粘结剂树脂的树脂颗粒(树脂颗粒分散液制备步骤);使树脂颗粒分散液中(可选地,与另一颗粒分散液混合)的树脂颗粒(可选地,其它颗粒)聚集,从而形成聚集颗粒的步骤(聚集颗粒形成步骤);以及对分散有聚集颗粒的聚集颗粒分散液进行加热,使聚集颗粒凝结,由此形成调色剂颗粒的步骤(凝结步骤)。
以下,将详细描述各个步骤。
在下面的描述中,将描述获得含有着色剂和防粘剂的调色剂颗粒的方法,但该着色剂和防粘剂是任选使用的。当然,可使用除着色剂和防粘剂以外的添加剂。
树脂颗粒分散液制备步骤
首先,除分散有作为粘结剂树脂的树脂颗粒的树脂颗粒分散液以外,制备了(例如)分散有着色剂颗粒的着色剂颗粒分散液以及分散有防粘剂颗粒的防粘剂颗粒分散液。
在此情况下,通过(例如)用表面活性剂将树脂颗粒分散在分散介质中,获得了树脂颗粒分散液。
用于树脂颗粒分散液的分散介质的例子包括含水介质。
含水介质的例子包括水(如蒸馏水或离子交换水)以及醇。这些含水介质可以单独使用或两种或更多种组合使用。
表面活性剂的例子包括阴离子表面活性剂如硫酸酯盐类、磺酸盐类、磷酸酯盐类和皂类;阳离子表面活性剂如胺盐类和季铵盐类;以及非离子表面活性剂如聚乙二醇、烷基苯酚环氧乙烷加合物和多元醇。其中,优选为阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可与阴离子活性剂或阳离子表面活性剂组合使用。
这些表面活性剂可以单独使用,或是两种或更多种组合使用。
将树脂颗粒分散在分散介质中以获得树脂颗粒分散液的方法的例子包括使用旋转剪切型均质机、球磨机、砂磨机、带有介质的Dyno磨等的一般的分散方法。另外,根据树脂颗粒的种类,例如也可以采用转相乳化法使树脂颗粒分散到树脂颗粒分散液中。
在转相乳化法中,使将要分散的树脂溶解在可溶解该树脂的疏水性有机溶剂中,向有机连续相(O相)中加入碱以中和溶液,并向其中加入含水介质(W相),由此发生从W/O到O/W的树脂转换(所谓的转相)以形成非连续相,从而以颗粒状将树脂分散在含水介质中。
分散在树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒度(例如)优选为从0.01μm至1μm,更优选为从0.08μm至0.8μm,还更优选为从0.1μm至0.6μm。
体积平均粒度测定为体积平均粒度D50p,其为相对于全部颗粒在体积累积分布中累积50%的累积值。在基于粒度分布(其是通过激光衍射型粒度分布测量仪(例如,株式会社Horiba制造的LA-700)的测定而获得的)而划分的粒度范围(通道)中,从最小直径一侧开始绘制体积累积分布。其它分散液中的颗粒的体积平均粒度也用同样的方法测定。
树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的含量优选为(例如)从5重量%至50重量%,更优选为10重量%至40重量%。
例如,采用与树脂颗粒分散液相同的制备方法,还制备了着色剂颗粒分散液以及防粘剂颗粒分散液。即,关于树脂颗粒分散液中的颗粒的体积平均粒度、分散介质、分散方法和含量,也应当同样适用于分散在着色剂颗粒分散液中的着色剂颗粒以及分散在防粘剂颗粒分散液中的防粘剂颗粒。
聚集颗粒形成步骤
接下来,将树脂颗粒分散液与着色剂颗粒分散液和防粘剂颗粒分散液混合。
在混合分散液中,通过树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒的异质聚集(heteroaggregation),形成具有与调色剂颗粒的期望粒径接近的直径的、并且含有树脂颗粒、着色剂颗粒和防粘剂颗粒的聚集颗粒。
具体而言,例如,一边往混合分散液中添加凝集剂,一边将混合分散液的pH控制为酸性(例如pH从2至5),可选地向其中添加分散稳定剂,然后将所得分散液加热到约为树脂颗粒的玻璃化转变温度(具体而言,从树脂颗粒的玻璃化转变温度-30℃至树脂颗粒的玻璃化转变温度-10℃的温度范围内)的温度,使混合分散液中分散的颗粒聚集。因此,形成了聚集颗粒。
在聚集颗粒形成步骤中,例如,也可以在用旋转剪切型均质机搅拌下,于室温(例如25℃)下向混合分散液中添加上述凝集剂,将混合分散液的pH调节到酸性(例如pH从2至5),可选地向其中添加分散稳定剂之后进行上述加热处理。
作为凝集剂,例如,可使用与加入至混合分散液中作为分散剂的表面活性剂极性相反的表面活性剂,且其例子包括无机金属盐和二价或更高价的金属络合物。特别地,当金属络合物作为凝集剂使用时,表面活性剂的用量减少,充电特性提高。
可选地,可以使用与该凝集剂的金属离子形成络合物或类似的结合的添加剂。作为这样的添加剂,优选使用螯合剂。
无机金属盐的例子包括金属盐如氯化钙、硝酸钙、氯化钡、氯化镁、氯化锌、氯化铝、和硫酸铝;以及无机金属盐聚合物如聚氯化铝、聚氢氧化铝或多硫化钙。
作为螯合剂,可以使用水溶性的螯合剂。螯合剂的例子包括氧化羧酸(oxycarboxylic acids)如酒石酸、柠檬酸和葡萄糖酸;亚氨基二乙酸(IDA);次氮基三乙酸(NTA);和乙二胺四乙酸(EDTA)等。
相对于100重量份的树脂颗粒,螯合剂的添加量(例如)优选为从0.01重量份至5.0重量份,更优选为大于或等于0.1重量份且小于3.0重量份。
凝结步骤
接下来,将分散有聚集颗粒的聚集颗粒分散液加热到树脂颗粒的玻璃化转变温度以上的温度(具体而言,比树脂颗粒的玻璃化转变温度高10℃至30℃的温度),使聚集颗粒凝结。因此,形成调色剂颗粒。
经过以上步骤,得到调色剂颗粒。
可以通过以下步骤制造调色剂颗粒:在得到分散有聚集颗粒的聚集颗粒分散液后,进一步将该聚集颗粒分散液与分散有树脂颗粒的树脂颗粒分散液混合以进行凝集以使得树脂颗粒进一步附着在聚集颗粒的表面上,从而形成第二聚集颗粒;以及,通过对分散有第二聚集颗粒的第二聚集颗粒分散液加热,使第二聚集颗粒凝结,从而形成具有芯-壳结构的调色剂颗粒。
凝结步骤结束后,对在溶液中形成的调色剂颗粒进行周知的步骤,包括清洗步骤、固液分离步骤、干燥步骤。因此,得到干燥的调色剂颗粒。
在清洗步骤中,从充电性能的观点出发,优选的是使用离子交换水充分地进行置换洗涤。另外,在固液分离步骤中,虽然没有特别的限制,但是从生产性的观点来看,优选进行抽滤、压滤等。另外,在干燥步骤中,虽然没有特别的限制,但是从生产性的观点来看,优选使用冷冻干燥、闪喷干燥、流化干燥、振动流化干燥等。
根据本示例性实施方案的调色剂(例如)通过向如此获得的干燥的调色剂颗粒中添加外部添加剂并混合它们而制得。例如,可以用V型搅拌机、Henschel混合器、Loedige混合器等进行混合。另外,可选地,可以用振动筛分机、风力筛分机等除去粗大调色剂颗粒。
静电荷图像显影剂
根据本发明的示例性实施方案的静电荷图像显影剂至少包含根据本示例性实施方案所述的调色剂。
本示例性实施方案所述的静电荷图像显影剂可以是仅包含本示例性实施方案的调色剂的单组分显影剂或者是通过将所述调色剂与载体混合而获得的双组分显影剂。
对载体没有特别的限定,并且(例如)可以使用周知的载体。载体的例子包括:被覆载体,其中,由磁性粉末形成的芯材的表面被覆有被覆树脂;磁性粉末分散型载体,其中,磁性粉末分散并混入基体树脂中;树脂浸渍型载体,其中,多孔磁性粉末浸渍有树脂;以及树脂分散型载体,其中,导电颗粒分散并混入基体树脂中。
磁性粉末分散型载体、树脂浸渍型载体和导电颗粒分散型载体可以是这样的载体:其中载体的构成颗粒为芯材并且被覆有被覆树脂。
磁性粉末的例子包括:磁性金属,如氧化铁、镍和钴;以及磁性氧化物,如铁氧体和磁铁矿。
导电颗粒的例子包括:金、银和铜等金属的颗粒;炭黑颗粒;氧化钛颗粒、氧化锌颗粒、氧化锡颗粒、硫酸钡颗粒、硼酸铝颗粒和钛酸钾颗粒。
被覆树脂和基体树脂的例子包括:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙烯基醚、聚乙烯基酮、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、包含有机硅氧烷键的直链有机硅树脂或其改性产物、氟树脂、聚酯、聚碳酸酯、酚醛树脂、以及环氧树脂。
被覆树脂和基体树脂可含有其它添加剂,如导电材料等。
为了用被覆树脂被覆芯材的表面,(例如)可使用采用了被覆层形成用溶液的被覆方法,在所述被覆层形成用溶液中,被覆树脂以及任选地各种添加剂溶于适当的溶剂中。对于溶剂没有特别的限定,并且可以根据要使用的被覆树脂、涂布适应性等进行选择。
树脂被覆方法的具体例子包括:浸渍法,将芯材浸渍在被覆层形成用溶液中;喷雾法,将被覆层形成用溶液喷洒至芯材的表面上;流化床法,其中在通过流动空气使芯材漂浮的状态下来喷洒被覆层形成用溶液;以及捏合机涂布法,其中在捏合涂布机中将载体的芯材与被覆层形成用溶液混合并除去溶剂。
在双组分显影剂中,调色剂与载体之间的混合比(质量比)优选为1:100至30:100(调色剂:载体),更优选为3:100至20:100。
成像装置和成像方法
下面将对本本发明的示例性实施方案的成像装置和成像方法进行说明。
本示例性实施方案的成像装置包括:图像保持部件;充电单元,其对图像保持部件的表面进行充电;静电荷图像形成单元,其在图像保持部件的充电表面上形成静电荷图像;显影单元,该显影单元容纳有静电荷图像显影用调色剂,并且利用该静电荷图像显影用调色剂使形成于图像保持部件的表面上的静电荷图像显影,从而形成调色剂图像;转印单元,该转印单元将形成于图像保持部件的表面上的调色剂图像转印到记录介质的表面上;以及定影单元,该定影单元使转印至记录介质的表面上的调色剂图像定影。作为静电荷图像显影用调色剂,采用了本示例性实施方案所述的静电荷图像显影用调色剂。
用根据本示例性实施方案的成像装置实施了成像方法(本示例性实施方案的成像方法),所述成像方法包括如下步骤:对图像保持部件的表面进行充电的充电步骤;在所述图像保持部件的充电表面上形成静电荷图像的静电荷图像形成步骤;利用本示例性实施方案的静电荷图像显影剂使形成于图像保持部件的表面上的静电荷图像显影,从而形成调色剂图像的显影步骤;将形成于图像保持部件的表面上的调色剂图像转印到记录介质的表面上的转印步骤;以及使转印至所述记录介质的表面上的调色剂图像定影的定影步骤。
根据本示例性实施方案的成像装置被用于各种周知的成像装置,例如,直接转印式装置,其中形成于图像保持部件的表面上的调色剂图像被直接转印到记录介质上;中间转印式装置,其中形成于图像保持部件的表面上的调色剂图像被初次转印到中间转印介质的表面上,并且转印至中间转印介质的表面上的调色剂图像被二次转印到记录介质的表面上;包括清洁单元的装置,所述清洁单元在转印调色剂图像以后、再次对表面充电以前清洁图像保持部件的表面;以及包括除电单元的装置,在转印调色剂图像后、再次对表面充电以前,该除电单元用除电光照射图像保持部件的表面以进行除电。
在中间转印式装置的情况下,转印单元包括:(例如)中间转印介质,其上转印有调色剂图像;初次转印单元,其将形成于图像保持部件的表面上的调色剂图像初次转印到中间转印介质的表面上;以及二次转印单元,其将转印到中间转印介质的表面上的调色剂图像二次转印到记录介质的表面上。
在根据本示例性实施方案的成像装置中,例如,包括显影单元的部分可以具有可从成像装置上拆卸下来的盒结构(处理盒)。作为处理盒,例如,优选使用这样的处理盒:其容纳有静电荷图像显影剂并包含显影单元。
下文将示出本示例性实施方案所述的成像装置的例子。但是根据本示例性实施方案的成像装置并不局限于此实施例。将对附图所示的主要部件进行说明,而省略对其他部件的描述。
图1为示出本示例性实施方案的成像装置的构造的示意图。
在图1中示出的成像装置包括第一至第四电子照相成像单元10Y、10M、10C和10K(成像单元),它们根据分色的图像数据,分别输出黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的图像。这些成像单元(在下文中也简称为“单元”)10Y、10M、10C和10K在水平方向上以预定间隔平行布置。这些单元10Y、10M、10C和10K可以是可从成像装置上拆卸下来的处理盒。
在图中,作为中间转印部件的中间转印带20设置在这些单元10Y、10M、10C和10K的上方延伸经过这些单元。中间转印带20缠绕在与中间转印带20的内表面接触的驱动辊22和支撑辊24上,并且在从第一单元10Y至第四单元10K的方向上运行,所述驱动辊22和支撑辊24位于图中左侧和右侧从而彼此分开。利用弹簧等(未示出)在远离驱动辊22的方向上对支撑辊24施加力,由此对缠绕在这两个辊上的中间转印带20提供张力。此外,中间转印部件的清洁装置30布置在中间转印带20面向图像保持部件一侧的表面上,从而与驱动辊22相对。
可以将容纳在调色剂盒8Y、8M、8C和8K中的黄色、品红色、青色和黑色四种颜色的调色剂分别供应给单元10Y、10M、10C和10K的显影装置(显影单元)4Y、4M、4C和4K。
第一至第四单元10Y、10M、10C和10K具有相同的构造。这里,将以被布置在中间转印带的运行方向的上游侧、用于形成黄色图像的第一单元10Y为代表进行描述。用附有品红色(M)、青色(C)和黑色(K)、而不是黄色(Y)的参考符号表示与第一单元10Y相同的部件,而省略对第二至第四单元10M、10C和10K的描述。
第一单元10Y具有作为图像保持部件的感光体1Y。在感光体1Y周围依次设置有下列部件:充电辊2Y(充电单元的例子),其将感光体1Y的表面充电至预定电位;曝光装置(静电荷图像形成单元的例子)3,其基于分色的图像信号,使用激光束3Y将带电的表面曝光,从而形成静电荷图像;显影装置(显影单元的例子)4Y,其将带电的调色剂供应到静电荷图像上从而使该静电荷图像显影;初次转印辊5Y(初次转印单元的例子),其将被显影的调色剂图像转印至中间转印带20上;以及在初次转印之后除去残留在感光体1Y的表面上的调色剂的感光体清洁装置(清洁单元的例子)6Y。
将初次转印辊5Y设置在中间转印带20的内侧,从而位于与感光体1Y相对的位置。此外,将用于施加初次转印偏压的偏置电源(未示出)分别连接至初次转印辊5Y、5M、5C和5K。在控制器(未示出)的控制下,各偏置电源改变施加至各初次转印辊的转印偏压。
下文将描述在第一单元10Y中形成黄色图像的操作。
首先,在开始操作前,使用充电辊2Y将感光体1Y的表面充电至-600V至-800V的电位。
感光体1Y是通过在导电基体(例如,在20℃下的体积电阻率为1×10-6Ωcm或更小)上层叠感光层而形成的。感光层通常具有高的电阻(大约与普通树脂的电阻相同),但具有这样的性质:其中,当施加激光束3Y时,被激光束照射的部分的比电阻将发生变化。因此,根据从控制器(未示出)发送出的黄色图像数据,通过曝光装置3,激光束3Y被输出到感光体1Y的带电表面上。激光束3Y被施加到位于感光体1Y的表面上的感光层上,由此使得黄色图案的静电荷图像在感光体1Y的表面上形成。
静电荷图像是这样的图像:其通过充电在感光体1Y的表面上形成,并且其是通过以下方式形成的所谓的负潜像(negative latent image):将激光束3Y施加至感光层,使被照射部分的比电阻下降,从而使电荷在感光体1Y的表面上流动,同时电荷停留在未被激光束3Y照射的部分上。
随着感光体1Y的旋转,在感光体1Y上形成的静电荷图像被旋转至预定的显影位置。在该显影位置处,感光体1Y上的静电荷图像被显影装置4Y可视化(显影)为调色剂图像。
显影装置4Y容纳有(例如)静电荷图像显影剂,该显影剂至少含有黄色调色剂和载体。通过在显影装置4Y中搅拌该黄色调色剂,从而使之摩擦带电,由此使之具有与位于感光体1Y上的电荷相同极性(负极性)的电荷,这样,所述黄色调色剂就可以承载在显影剂辊(显影剂保持部件的例子)上。通过使感光体1Y的表面经过显影装置4Y,黄色调色剂通过静电附着在位于感光体1Y表面上的除电的潜像部分上,从而使用黄色调色剂使潜像显影。接下来,在其上形成有黄色调色剂图像的感光体1Y以预定的速度运行,在感光体1Y上显影的调色剂图像被连续地传送至预定的初次转印位置。
当感光体1Y上的黄色调色剂图像被传送至初次转印位置时,将初次转印偏压施加至初次转印辊5Y,从感光体1Y向初次转印辊5Y的静电力作用于调色剂图像,由此感光体1Y上的调色剂图像被转印至中间转印带20上。此时施加的转印偏压具有与调色剂极性(-)相反的极性(+),并且所述转印偏压通过控制器(未示出)被控制为(例如)在第一单元10Y中为约+10μA。
另一方面,通过感光体清洁装置6Y除去和收集残留在感光体1Y上的调色剂。
以与第一单元相似的方式控制施加至第二单元10M以及其后面的单元的初次转印辊5M、5C和5K上的初次转印偏压。
以此方式,中间转印带20(在第一单元10Y中,黄色调色剂图像被转印至其上)被依次传送经过第二至第四单元10M、10C和10K,由此,具有各颜色的调色剂图像以叠加的方式被多次转印。
中间转印带20(在该中间转印带20上,通过第一至第四单元四色调色剂图像已经被多次转印)到达二次转印部分,该二次转印部分由中间转印带20、与中间转印带内表面接触的支撑辊24和布置在中间转印带20的图像承载面侧上的二次转印辊(二次转印单元的例子)26构成。同时,通过供给机构,在预定的时间下,将记录纸(记录介质的例子)P供入二次转印辊26与中间转印带20彼此接触的间隙处,并且将二次转印偏压施加至支撑辊24上。此时所施加的转印偏压具有与调色剂的极性(-)相同(-)的极性,并且从中间转印带20向记录纸P的静电力作用于调色剂图像,从而将中间转印带20上的调色剂图像转印到记录纸P上。在此情况下,根据通过电阻检测器(未示出)(其用于检测二次转印部分的电阻)检测到的电阻来确定二次转印偏压,并且控制所述二次转印偏压的电压。
之后,将记录纸P供应到定影装置(定影单元的例子)28中的一对定影辊之间的压接部分(辊隙部分)处,使得调色剂图像定影至记录纸P上,由此形成定影图像。
调色剂图像被转印至其上的记录纸P的例子包括用于电子照相复印机和打印机等的普通纸。除了记录纸P之外,还可将OHP纸用作记录介质。
为了在定影之后进一步提高图像表面的平滑性,记录纸P的表面优选是光滑的。例如,优选使用通过用树脂等涂覆普通纸的表面而获得的涂覆纸和印刷用铜板纸等。
其上彩色图像的定影已经完成的记录纸P向排出单元排出,由此完成一系列的彩色图像形成操作。
调色剂容器
下面将对根据本发明的示例性实施方案的调色剂容器进行说明。
根据本示例性实施方案的调色剂容器容纳有根据本示例性实施方案的静电荷图像显影用调色剂,并且可从成像装置上拆卸下来。所述调色剂容器的例子包括下面描述的处理盒和调色剂盒。
本示例性实施方案的处理盒包括显影单元,所述显影单元容纳有本示例性实施方案所述的静电荷图像显影剂,并且所述显影单元能够利用所述静电荷图像显影剂使形成于图像保持部件的表面上的静电荷图像显影,从而形成调色剂图像,所述处理盒可从成像装置上拆卸下来。
本示例性实施方案的处理盒并不局限于上述构造,其可以包括显影装置和(可选地)选自其他单元中的至少一者,所述其他单元例如是图像保持部件、充电单元、静电荷图像形成单元和转印单元。
下文将示出根据本示例性实施方案的处理盒的例子。然而,根据本示例性实施方案的处理盒并不局限于此例子。将对图中示出的主要部件进行说明,而省略对其它部件的描述。
图2为示出本示例性实施方案的处理盒的构造的示意图。
图2所示出的处理盒200形成为具有这样构造的盒,在所述构造中,通过(例如)配备有安装导轨116和曝光用开口118的壳体117,一体组合并保持有:感光体107(图像保持部件的例子)、设置在感光体107周围的充电辊108(充电单元的例子)、显影装置111(显影单元的例子)、以及感光体清洁装置113(清洁单元的例子)。
在图2中,参考标号109表示曝光装置(静电荷图像形成单元的例子),参考标号112表示转印装置(转印单元的例子),参考标号115表示定影装置(定影单元的例子),以及参考标号300表示记录纸(记录介质的例子)。
下文将描述根据本本发明的示例性实施方案的调色剂盒。
本示例性实施方案的调色剂盒容纳有本示例性实施方案的调色剂并且能够从成像装置上拆卸下来。调色剂盒容纳有补给用调色剂,以供应给安装在成像装置中的显影单元。
图1所示出的成像装置具有这样的构造,其中,调色剂盒8Y、8M、8C和8K能从其上拆卸下来,并且显影装置4Y、4M、4C和4K通过调色剂供应管(未示出)而分别与对应于各显影装置(颜色)的调色剂盒相连接。另外,当容纳在各调色剂盒中的调色剂变少时,可更换调色剂盒。
实施例
下文将通过实施例详细地描述本示例性实施方案。然而,本示例性实施方案不限于这些实施例。在下述说明中,除非另有说明,否则“份”和“%”表示“重量份”和“重量%”。
调色剂颗粒的制备
调色剂颗粒(1)的制备
树脂颗粒分散液(1)的制备
·苯乙烯(由Wako Pure Chemical Industries公司制造):320份
·丙烯酸正丁酯(由Wako Pure Chemical Industries公司制造):80份
·丙烯酸β-羧乙酯(由Rhodia Nicca Chemical公司制造):9份
·1’,10-癸二醇二丙烯酸酯(由Shin-Nakamura Chemical公司制造):1.5份
·十二硫醇(由Wako Pure Chemical Industries公司制造):2.7份
将上述组分混合并溶解,并向混合物中加入下述溶液:该溶液是通过将4份阴离子表面活性剂(DOWFAX,由Dow Chemical公司制造)溶于550份离子交换水中而获得的。将所获得的溶液在烧瓶中分散并乳化。另外,一边慢慢地搅拌并混合该溶液10分钟,一边向溶液中加入溶解有6份过硫酸铵的50份离子交换水。然后,在烧瓶中进行氮置换后,将烧瓶中的溶液在油浴中在搅拌下加热至70℃,并继续乳化聚合5小时。由此,得到了固体含量为41%的阴离子树脂颗粒分散液(1)。
该树脂颗粒分散液(1)的树脂颗粒的中心粒度为196nm、玻璃化转变温度为51.5℃、重均分子量Mw为32400。
树脂颗粒分散液(2)的制备
·苯乙烯(由Wako Pure Chemical Industries公司制造):280份
·丙烯酸正丁酯(由Wako Pure Chemical Industries公司制造):120份
·丙烯酸β-羧乙酯(由Rhodia Nicca Chemical公司制造):9份
将上述组分混合并溶解,并向混合物中加入下述溶液:该溶液是通过将1.5份阴离子表面活性剂(DOWFAX,由Dow Chemical公司制造)溶于550份离子交换水中而获得的。将所获得的溶液在烧瓶中分散并乳化。另外,一边慢慢地搅拌并混合该溶液10分钟,一边向溶液中加入溶解有0.4份过硫酸铵的50份离子交换水。然后,在烧瓶中进行氮置换后,将烧瓶中的溶液在油浴中在搅拌下加热至70℃,并继续乳化聚合5小时。由此,得到了固体含量为42%的阴离子树脂颗粒分散液(2)。
该树脂颗粒分散液(2)的树脂颗粒的中心粒度为150nm、玻璃化转变温度为53.2℃、重均分子量Mw为41000、数均分子量Mn为25000。
着色剂颗粒分散液(1)的制备
·C.I.颜料黄74:30份
·阴离子表面活性剂(NEWREX R,由NOF公司制造):2份
·离子交换水:220份
将上述组分混合,用均质机(ULTRA-TURRAX,由IKA公司制造)预分散10分钟,并用液-液对抗碰撞系统分散机(ALTIMIZER,由Sugino Machine公司制造)在245MPa的压力下分散15分钟。因此,获得了中心粒度为169nm且固体含量为22.0%的着色剂颗粒分散液(1)。
防粘剂颗粒分散液(1)的制备
·石蜡(HNP-9,由Nippon Seiro公司制造,熔融温度:75℃):45份
·阳离子表面活性剂(NEOGEN RK,由Daiichi Kogyo Seiyaku制造):5份
·离子交换水:200份
将上述组分混合并加热至100℃,用ULTRA-TURRAX T50(IKA公司制)分散,并用压力排放型MANTON-GAULIN均质机分散。由此,获得了中心粒度为196nm且固体含量为22.0%的防粘剂颗粒颗粒分散液(1)。
调色剂颗粒(1)的制备
·树脂颗粒分散液(1):106份
·树脂颗粒分散液(2):36份
·着色剂颗粒分散液(1):30份
·防粘剂颗粒分散液(1):91份
将上述组分放置在圆底不锈钢烧瓶中,并用ULTRA-TURRAXT50(IKA公司制)混合分散以获得溶液。
然后,将0.4份聚合氯化铝加入此溶液中以制备芯聚集颗粒,并继续使用ULTRA-TURRAX进行分散处理。将烧瓶中的溶液在加热用油浴中加热至49℃,并在49℃下保持45分钟。将36份树脂颗粒分散液(1)加入此溶液,由此获得芯-壳聚集颗粒。下面,在加入0.5mol/L的氢氧化钠水溶液以控制溶液的PH为5.6之后,将该不锈钢烧瓶密封,并在用磁力密封搅拌下加热至96℃,保持5小时之后冷却。结果,获得了黄色调色剂颗粒。
下面,将在溶液中处于分散状态的调色剂颗粒过滤并用离子交换水洗涤,之后通过Nutsche式抽滤进行固液分离。将所得溶液再分散于40℃的3L离子交换水中,然后以300rpm搅拌并洗涤15分钟。将上述工序重复5次。当滤液的PH为7.01、电导率为9.8μS/cm且表面张力为71.1Nm时,通过Nutsche式抽滤用No.5A滤纸进行固液分离。将所获得的固体材料在真空中干燥12小时。由此,获得了体积平均粒度为4.5μm的调色剂颗粒(1)。
调色剂颗粒(2)的制备
除将所述溶液在49℃下保持60分钟以外,用与调色剂颗粒(1)中同样的制备方法获得了体积平均粒度为6.4μm的调色剂颗粒(2)。
二氧化硅颗粒的制备
二氧化硅颗粒(1)的制备
造粒步骤
碱催化剂溶液制备步骤
碱催化剂溶液的制备
将157.9份甲醇和25.89份的10%氨水加入3L容量的玻璃制反应容器中,该反应容器具有金属搅拌棒、滴嘴(Teflon(商标名),微管泵)以及温度计,然后搅拌混合。结果,获得了碱催化剂溶液。
颗粒形成步骤(不规则二氧化硅颗粒悬浮液的制备)
下面,将碱催化剂溶液的温度控制在35℃,并对该碱催化剂溶液进行氮置换。然后,在搅拌该碱催化剂溶液的同时,根据下面的供应量向其中同时滴加28.73份四甲氧基硅烷(TMOS)、17.31份催化剂(NH3)浓度为3.8%的氨水以及5.64份作为硅烷醇基反应性密封剂的六甲基二硅氮烷(HMDS)。结果,获得了不规则二氧化硅颗粒的悬浮液(不规则二氧化硅颗粒悬浮液)。
四甲氧基硅烷的供应量为5.27份/分钟,3.8%氨水的供应量为3.18份/分钟,并且六甲基二硅氮烷的供应量为1.03份/分钟。
(干燥步骤)
下面,通过喷射干燥将获得的亲水性不规则二氧化硅颗粒悬浮液(亲水性不规则二氧化硅颗粒分散液)干燥以除去溶剂。结果,获得了亲水性不规则二氧化硅颗粒的粉末。
疏水化处理步骤
将100份获得的亲水性不规则二氧化硅颗粒的粉末放入搅拌器中并在于氮气气氛中加热至200℃的同时以200rpm搅拌。相对于亲水性不规则二氧化硅颗粒的粉末,滴加30份六甲基二硅氮烷(HMDS),然后反应2小时。下面,将所得混合物冷却以获得疏水性二氧化硅颗粒的疏水化的粉末。
将获得的疏水性二氧化硅颗粒设为二氧化硅颗粒(1)。该二氧化硅颗粒(1)具有139nm的平均圆当量尺寸、0.777的平均圆形度、以及1.00cm3/g的孔容积。
二氧化硅颗粒(2)至(8)以及(R1)至(R3)的制备
除了将在碱催化剂溶液制备步骤中的甲醇的量和10%氨水的量、以及颗粒形成步骤中四甲氧基硅烷的供应量、3.8%氨水的供应量以及硅烷醇基反应性密封剂的种类和供应量换为表1中示出的条件外,用与二氧化硅颗粒(1)中同样的制备方法获得了二氧化硅颗粒(2)至(8)以及(R1)至(R3)。各粒度(平均圆当量尺寸)、平均圆形度以及孔容积在表2中示出。
实施例1至8和对比例1至3
调色剂(1)的制备
将调色剂颗粒(1)和二氧化硅颗粒(1)互相混合以将二氧化硅颗粒(1)外部添加至调色剂颗粒(1),从而制备了调色剂(1)。
调色剂(2)至(8)以及(R1)至(R3)
在下面各调色剂的制备条件下制备了调色剂(2)至(8)以及(R1)至(R3)。
调色剂(2):除了使用二氧化硅颗粒(2)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(2)。
调色剂(3):除了使用二氧化硅颗粒(3)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(3)。
调色剂(4):除了使用二氧化硅颗粒(4)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(4)。
调色剂(5):除了使用二氧化硅颗粒(5)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(5)。
调色剂(6):除了使用二氧化硅颗粒(6)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(6)。
调色剂(7):除了使用二氧化硅颗粒(7)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(7)。
调色剂(8):除了使用二氧化硅颗粒(8)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(8)。
调色剂(R1):除了使用二氧化硅颗粒(R1)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(R1)。
调色剂(R2):除了使用二氧化硅颗粒(R2)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(R2)。
调色剂(R3):除了使用二氧化硅颗粒(R3)代替二氧化硅颗粒(1)以外,用与调色剂(1)中同样的制备方法获得了调色剂(R3)。
(显影剂的制备)
将所获得的各调色剂和载体以“调色剂:载体=5:95(重量比)”的比例放入V共混机中并搅拌20分钟,从而获得显影剂。
所用的载体制备如下。
将1000份Mn-Mg铁氧体(由Powdertech公司制造,体积平均粒度:50μm,形状系数SF1:120)放入捏合机,向其中加入将150份丙烯酸全氟辛基甲酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(由Soken Chemical Engineering公司制备,聚合比:20/80,Tg:72℃,重均分子量:72000)溶解于700份甲苯中而获得的溶液,然后在室温下(25℃)混合20分钟。将获得的混合物加热至70℃以减压干燥,并取出。结果,获得了被覆载体。此外,将获得的被覆载体通过孔径为75μm的筛子筛分以除去粗大粉体,从而获得载体。该载体的形状系数SF1为122。
评价
将获得的各显影剂装入DocuCentre Color400(由Fuji Xerox公司制造)的显影装置中,并按如下评价了转印脱墨和调色剂飞散。其结果在表2中示出。
转印脱墨的评价
转印脱墨评价如下。此评价分别在常温常湿的环境(25℃、50RH%)下和低温低湿的环境(10℃、10RH%)下进行。
具体而言,在初始阶段(二次打印图像)以及在打印5000个图像后在OHP纸上打印图像,并通过视觉检查评价在固体图像中是否出现转印脱墨。
转印脱墨的评价标准如下。
A:未观察到转印脱墨
B:在OHP纸上观察到非常少量的转印脱墨
C:在OHP纸上观察到少量的转印脱墨
D:在OHP纸上大范围地观察到显著量的转印脱墨
调色剂飞散的评价
调色剂飞散评价如下。
具体而言,通过视觉检查评价在用于评价的DocuCentre Color 400(由FujiXerox公司制造)的转印介质(中间转印带)上的调色剂飞散。
调色剂飞散的评价标准如下。
A:未观察到调色剂飞散
B:观察到非常少量的调色剂飞散
C:观察到少量的调色剂飞散
D:清楚地观察到调色剂飞散
从上面结果可以看出,当将实施例与比较例相比时,在实施例中获得了转印脱墨得到抑制的图像。
另外可以看出,当将实施例与比较例相比时,在实施例中抑制了调色剂飞散。
提供对本发明示例性实施方案的上述描述是为了举例和说明。并非旨在涵盖所有本发明,或将本发明限制为所公开的精确形式。明显地,对于本领域技术人员而言,许多变型和修改将是显而易见的。选择并描述这些实施方案为的是更好地说明本发明的原理及其实际应用,从而使得本领域技术人员理解本发明的多种实施方案,并且其多种变型适用于所预期的特定用途。本发明的范围期望通过所附权利要求及其等同形式来限定。
Claims (13)
1.一种静电荷图像显影用调色剂,包括:
调色剂颗粒;以及
二氧化硅颗粒,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆当量尺寸为70nm至400nm,平均圆形度为0.5至0.9,并且孔容积为0.05cm3/g至2.5cm3/g,并且所述二氧化硅颗粒是通过这样的方法形成的:在颗粒形成步骤中,向碱催化剂溶液中提供四烷氧基硅烷和硅烷醇基反应性密封剂以使四烷氧基硅烷在碱催化剂溶液中发生反应。
2.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆当量尺寸为70nm至250nm。
3.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆当量尺寸为80nm至200nm。
4.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆形度为0.65至0.9。
5.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的平均圆形度为0.70至0.85。
6.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的孔容积为0.05cm3/g至1.2cm3/g。
7.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的孔径为1.7nm至150nm。
8.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的孔径为3.0nm至100nm。
9.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中所述二氧化硅颗粒的孔径为5nm至25nm。
10.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中相对于所述调色剂颗粒,外部添加的所述二氧化硅颗粒的量为0.01重量%至5.0重量%。
11.根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,
其中相对于所述调色剂颗粒,外部添加的所述二氧化硅颗粒的量为0.01重量%至2.0重量%。
12.一种调色剂容器,其容纳有根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,并且可以从成像装置上拆卸下来。
13.一种成像装置,包括:
图像保持部件;
充电单元,其对所述图像保持部件的表面进行充电;
静电荷图像形成单元,其在所述图像保持部件的充电表面上形成静电荷图像;
显影单元,其容纳有根据权利要求1所述的静电荷图像显影用调色剂,并使用该静电荷图像显影用调色剂将在所述图像保持部件的表面上形成的所述静电荷图像显影,以形成调色剂图像;
转印单元,其将在所述图像保持部件的表面上形成的所述调色剂图像转印至记录介质的表面上;以及
定影单元,其将转印至所述记录介质的表面上的所述调色剂图像定影。
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